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  • 1 # 年輪978865

    晶片是手機、電腦等很多電子產品的核心器件,因為封裝在電子產品內部,很少人能夠看到其廬山真面目。事實上,晶片是由大量的電晶體按照特定設計圖紙的要求連線起來,從而實現資料運算與處理的大規模積體電路。因此可以看出,電晶體是組成晶片的基本單位。

    電晶體的結構如下圖所示:

    電晶體由源極(Source)、漏極(Drain)和柵極(Gate)三部分組成。電流從源極流向漏極,柵極可以控制源極和漏極間電流的通斷;柵極的寬度決定了電流透過時的損耗。

    製程就是指電晶體中柵極的最小寬度,以7nm晶片為例,7nm晶片就是指該晶片中電晶體的柵極最小寬度為7nm。晶片行業流傳著一個定律叫,摩爾定律。它是由英特爾的創始人之一戈登·摩爾提出來的,內容是:當價格不變時,晶片上容納的電晶體的數量,約每隔18-24個月便會增加一倍,效能也將提升一倍。

    從中我們可以讀出以下資訊:電晶體數量決定了晶片效能的高低。柵極的大小可以決定電晶體體積的大小,而柵極的大小取決於晶片製造過程中的製程。

    也就是說製程決定了晶片的效能,其影響主要體現在以下兩點:

    1.晶片功耗和發熱的減少:柵極越窄,源極和漏極間的電流透過時遇到的阻力越小,晶片執行的電流就可以越小;另外電流損耗部分轉化成的發熱就越少。因此晶片的執行功耗和發熱量就可以有效降低。

    2.資料處理效能的提升:電晶體體積越小,在同等面積的條件下,可容納的電晶體數量就會增加。電晶體相當於一個開關,電晶體數量越多,開關就越多,對電路里電流的邏輯控制能力就越強,晶片對資料的處理效能也就越強。

    晶片從10nm過渡到7nm,進而逐漸邁向5nm,每一次進步都伴隨著晶片效能的極大提升,據計算,晶片每前進1nm,效能將提升30%-60%,尺寸越小意味著在相同的面積之內可以儲存更多的電晶體,從而達到快的執行速度,進而也可以降低能耗。

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